2019 Fiscal Year Annual Research Report
機能性ナノチャネル構造を用いた網羅的1細胞解析法の創成
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19H02574
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
有馬 彰秀 名古屋大学, 工学研究科, 特任助教 (20781347)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
筒井 真楠 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (50546596)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ナノポア / イオン電流 / ナノチャネル / 1細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、1細胞の捕捉・破砕を行い、抽出された細胞内包粒子の電気的検出が1粒子レベルで可能な機能性ナノチャネル構造を創製する。また、検出で得られるシグナルについて、その形状特徴量を多数活用することで、当該粒子の種類を高精度に識別する。これらの知見に基づき、1細胞とその内容物を対応させた網羅的な解析法を創出することを目的とする。
今年度は、所属研究機関の異動に伴い、デバイスの作製プロセスと、計測系の確立を目指した。微細加工プラットフォームの活用により、従来のナノポアデバイス作製が可能となるとともに、細胞破砕で重要となるナノワイヤの成長技術についても習得した。
また、1細胞の長期捕捉を志向し、インキュベーション機能を組み込んだ電流計測チャンバーを設計・導入した。これにより、細胞生育環境下において、光学的観察と電流計測を長期に並行して実施することが可能になった。さらに、高速電流アンプの導入と、計測プログラムの新規作成を行い、検体粒子の物理的性質がナノ空間におけるイオン輸送について与える影響について、より詳細に解析できるようになった。
加えて、電流計測系と光学観察系の全体を内部に組み込んでいるシールドボックスについて改良を行い、バックグラウンドノイズを大幅に低減することに成功した。しかし、それまでも確認されていた、他の装置由来と考えられるノイズの散発的な増大については未解決であり、今後の課題となっている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初細胞の捕捉は破砕までの短期間によるものを想定していたが、長期間の捕捉によって、細胞分裂に代表される様々なイベントが分析できると考えたことから、長期計測に関連する装置を新規に導入した。これにより細胞の破砕条件の模索に遅れが出ているが、2年目に予定していた高速電流計測系の構築がほぼ完了したことから、全体として進行は順調であると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度以降は計測系の開発から細胞計測に重点を置く。前年度に引き続き細胞破砕に関する条件検討を進めるとともに、細胞内液に含まれる細胞小器官の検出の実証と、形状特徴量を複数活用した各シグナルと粒子種の対応を目指す。必要に応じて計測と解析プログラムの改良と作成をそれぞれ行うとともに、長期計測で見出すことのできるイベントの電気的検出を試みる。
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[Presentation] Identifying Bioparticles at a Single-Particle Level by Machine-Learning Approach2019
Author(s)
Akihide Arima, Makusu Tsutsui, Takeshi Yoshida, Kazumichi Yokota, Wataru Tonomura, Takao Yasui, Taisuke Shimada, Tomoko Yamazaki, Kenji Tatematsu, Shun’ichi Kuroda, Masateru Taniguchi, Takashi Washio, Tomoji Kawai, and Yoshinobu Baba
Organizer
10th International Conference on Molecular Electronics and Bioelectronics (M&BE10)
Int'l Joint Research
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[Presentation] IDENTIFYING MULTIPLE VIRAL SPECIES AT A SINGLE PARTICLE LEVEL USING A COMBINATION OF NANOPORES AND MACHINE LEARNING APPROACH2019
Author(s)
Akihide Arima, Makusu Tsutsui, Takeshi Yoshida, Kazumichi Yokota, Wataru Tonomura, Takao Yasui, Taisuke Shimada, Tomoko Yamazaki, Kenji Tatematsu, Shun’ichi Kuroda, Masateru Taniguchi, Takashi Washio, Tomoji Kawai, and Yoshinobu Baba
Organizer
The 23rd International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (MicroTAS 2019 Conference)
Int'l Joint Research
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